Methodenartikel

Opbouwen van een open-source Robotic Stereotaxische Instrument

DOI:

10.3791/51006

⸱

29 oktober 2013

 ,  ,  , 
1Department of Psychology, Rutgers, The State University of New Jersey

In dit artikel

Samenvatting

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dit protocol bevat de ontwerpen en software die nodig is om een ​​bestaande stereotaxisch instrument upgraden naar een robot (computer numeriek gestuurde CNC) stereotaxisch instrument voor ongeveer $ 1000 (met uitzondering van een boor).

Samenvatting

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dit protocol bevat de ontwerpen en software die nodig is om een ​​bestaande stereotaxisch instrument upgraden naar een robot (CNC) stereotaxisch instrument voor ongeveer $ 1000 (met uitzondering van een boor), met behulp van standaard industrie stappenmotoren en CNC besturingssoftware. Elke as heeft een variabele snelheidsregeling en kunnen gelijktijdig of onafhankelijk worden gebruikt. Flexibiliteit van de robot en open coderingssysteem (G-code) maken het geschikt voor het uitvoeren aangepaste taken die niet worden ondersteund door commerciële systemen. De toepassingen omvatten, maar zijn niet beperkt tot, het boren van gaten, scherpe rand craniotomies, schedel dunner, en het verlagen van elektroden of canule. Teneinde het schrijven van G-codering voor eenvoudige operaties versnellen, hebben wij aangepaste scripts die individuen toestaan ​​om een ​​operatie te ontwerpen zonder kennis van programmeren ontwikkeld. Echter, voor gebruikers om het meeste uit de gemotoriseerde stereotax krijgen, zou het nuttig zijn deskundig in mathematische programmering en G-codering (eenvoudige prog te zijnrammen voor CNC-bewerking).

De aanbevolen boor snelheid is hoger dan 40.000 tpm. De stappenmotor resolutie is 1,8 ° / Step, gericht op 0.346 ° / Step. Een standaard stereotax heeft een resolutie van 2,88 micrometer / stap. De aanbevolen maximale snijsnelheid is 500 micrometer / sec. De maximale aanbevolen jogtoerental is 3500 um / sec. De maximale aanbevolen boor grootte is HP 2.

Inleiding

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Stereotactische chirurgie knaagdier wordt gebruikt in een breed scala van toepassingen neurologie, zoals laesie 1, iontoforese 2, Microwire implantatie 3, 4 stimulatie en dunne schedel beeldvorming 5. Er zijn echter belangrijke hindernissen waarmee degenen die wensen om deze technieken, inclusief de steile leercurve voor het uitvoeren van nauwkeurige stereotactische chirurgie en de hoge kans op menselijke fouten toe te passen. Menselijke fouten zijn meet-en berekeningsfouten, evenals de lage nauwkeurigheid en reproduceerbaarheid van menselijke bewegingen. In een poging om deze storende fouten te verminderen, zou stereotacti....

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Bedraden de bipolaire stappenmotoren door schroeven de draden in de met de driver board connectoren die meegeleverd zijn. Draad kleuren op bipolaire stappenmotoren zijn gestandaardiseerd (figuur 1).
    Opmerking: De beschreven stappenmotoren hebben een resolutie van 1,8 ° / stap, gericht op 0.346 ° / stap. Een standaard stereotax heeft 3 mm/360 ° van reizen. De uiteindelijke resolutie is 2,88 micrometer / stap. De motoren zijn ook in staat fractionele stappen.
    1. Sluit de groene draad naar A +, sluit de zwarte draad naar A-, sluit de rode draad op de B + en de blauwe draad aan B-.
  2. Schuif de koppelingen over de stappenmotoren, let daarbi....

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Het eindresultaat van de operatie ontworpen in de methoden zal een rat schedel met een scherpe rand craniotomie, en 3 schedel gaten (figuur 17) zijn. Merk op dat de schedel gebruikt om de operatie aan te tonen was veel breder dan de prototypische schedel rat. De scherpe rand craniotomie worden gebruikt om een ​​Microwire matrix in de hersenen, voor hoge dichtheid neurale opnames voegen. De CNC stereotax kan ook worden gebruikt om de array met grote nauwkeurigheid verlagen. Software is in dit protocol ka.......

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Het gebruik van automatische chirurgie apparatuur helpt om een ​​aantal van de meest voorkomende problemen in neurowetenschappelijk onderzoek te elimineren. Ten eerste, het gereedschap paden zijn 100% reproduceerbaar. Elke snede wordt gegarandeerd dezelfde locatie ten opzichte van Bregma. Anderzijds moeten experimentator fouten te verminderen. Hoewel veel onderzoekers zijn zeer ervaren chirurgen, duurt het een uitzonderlijke hoeveelheid van de praktijk om nog een competente chirurg geworden. Dit apparaat zal toelaten ni.......

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De auteurs hebben geen concurrerende financiële belangen openbaar te maken.

Dankbetuigingen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Deze studie werd ondersteund door het National Institute on Drug Abuse Grants DA 006.886, en DA 032.270.

....

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
1x Standard U Frame StereotaxKopfKopfDit protocol zou moeten werken met de meeste bestaande stereotaxische apparaten.
3x 12 V, 1.6 A, 233 oz-inch Geared Bipolar Stepper MotorPhidgetsRobot ShopElke hoogkoppel getande stapmotor zou het moeten doen. 
1x 3 Axis CNC Stepper Motor Driver Board ControllerToshibaEbayElke 3 Axis CNC driver zou het moeten doen. Gelinkt item bevat Mach3 CNC software. 
2x Armkoppelingen: mediaal-lateraal (ML) & dorsal-ventraal (DV)op maat gemaaktOnderdelentekeningenDeze moeten worden gemaakt door uw lokale machinewerkplaats. (kosten variëren)
1x anterior-posterior (AP) koppelingop maat gemaaktOnderdelentekeningenDeze moeten worden gemaakt door uw lokale machinewerkplaats. (kosten variëren)
3x Motor naar Stereotax halsbandop maat gemaaktOnderdelentekeningenDeze moeten worden gemaakt door uw lokale machinewerkplaats. (kosten variëren)
Bekijk in browser
12x NF10-32 Cup Point Set schroevenMcMaster Carr½” LengteJe hebt er 6 van elk nodig.
¼” Lengte
12x M3 koppenverstevigingsschroeven (20 mm)McMaster Carr20mm LengteJe hebt er 4 nodig voor elke motor
1x Micro-Motor boor Buffalo DentalX50Elke Micromotor boor zal werken.  Minimaal 38.000 rpm aanbevolen
1x 12 V DC voeding12 Volt adapters12v DC – 7 AmpElke 12 V DC PSU zou moeten werken (zorg ervoor dat het stroomvermogen hoger is dan de som van het stroomvermogen van de motoren).
1x Extra grote sondehouderStoeltingStoelting
1x Grade B RattenschedelSkulls UnlimitedSkulls Unlimited
Mach 3 frezenArtSoft USAProefdownloadElke standaard CNC besturingssoftware zou moeten werken.
Chirurg DesignerKevin Coffey David BarkerMATLAB File ExchangeDeze codes zijn beschikbaar om te wijzigen. We aanvaarden geen verantwoordelijkheid voor uw gebruik of wijziging van code.

Referenties

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Yin, H. H., Knowlton, B. J., Balleine, B. W. Lesions of dorsolateral striatum preserve outcome expectancy but disrupt habit formation in instrumental learning. Eur. J. Neurosci. 19 (1), 181-189 (2004).
  2. West, M. O., Woodward, D. J.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken

Toestemming aanvragen

Trefwoorden

CNC stereotaxische upgradeopensource neurochirurgiestappenmotorbesturingG codegeneratiestereotaxische kalibratieautomatisering van craniotomieneurochirurgie bij knaagdierengemotoriseerde stereotaxisCNC freessoftware

Gerelateerde artikelen